|
Astronomick snmok da 
|
|
|
 |
| |
Úloha poèítaèových technológií pri h¾adaní mimozemskej inteligencie
(SETI - Search for Extraterrestrial Intelligence)
Autor: Kamil Z. Skawinski
Od momentu, keï inžinier Bellových telefonických laboratórií Karl G. Jansky zistil rádiový šum, prichádzajúci z oblasti okolo stredu galaxie Mlieènej dráhy, bádatelia obracali citlivé antény smerom k oblohe. Poèas ïalších desaroèí nasledujúce generácie sofistikovaných rádioteleskopov a prijímaèov nielen že pomáhali astronómom a fyzikom objavi mnoho nových zdrojov prírodného rádiového vyžarovania (napr. galaxie, neutrónové hviezdy, pulzary a pod.), ale pomáhali odkrýva niektoré z najprekvapujúcejších záhad kozmológie.
Niektorí vedci, ako napr. astronóm Frank Drake a fyzici Philip Morrison a Giuseppe Cocconi, predvídali ove¾a väèší prís¾ub v moderných rádioteleskopoch. Aj keï plne uznávali ich potenciál výskumných astronomických zariadení, títo vizionári cítili, že takéto vysokovýkonné nástroje môžu by využité pre pátranie po umelých emisiách komunikaèných technológií ktoré môžu by vyžarované inou civilizáciou v Mlieènej dráhe.
8. apríla 1960, za použitia 85-stopového rádioteleskopu v National Radio Astronomy Observatory v Green Bank v Západnej Virgínii Drake zrealizoval prvý pokus o zachytenie takýchto mimozemských signálov. Jeho dvojtýždòové pozorovanie hviezd Tau Ceti a Epsilon Eridani nazval “Project Ozma”. Nestretol sa s úspechom, ale projekt Ozma bol prvým krokom v pátraní po inteligentnej, technologicky vyspelej mimozemskej civilizácii.
42 rokov po Drakovej pionierskej práci, pokraèuje h¾adanie mimozemskej inteligencie a bádatelia na celom svete sa ve¾mi snažia zodpoveda stároènú otázku : “Sme vo vesmíre sami?”. Na rozdiel od 1960, h¾adanie ETI je dnes uznávanou, vážnou oblasou vedeckého výskumu. Èo je dôležitejšie, výskum SETI sa teraz odohráva v dobe, keï sú tak naša technológia ako aj naše chápanie vesmíru dostatoène sofistikované na to, aby zodpovedali tejto výzve. A na rozdiel od minulosti nie je SETI tajomstvom pre vysokú akademickú obec, najmä vïaka sieovému prepojeniu, užívatelia PC po celom svete môžu svojím malým dielom prispie k pátraniu po známkach mimozemského vysielania v medzihviezdnych rádiových signáloch.
SETI@Home je jedineèný výskumný program, ktorý využíva poèítaèe pripojené na Internet pre h¾adanie mimozemskej inteligencie. Odštartovaný bol 13. mája 1999. Tento najznámejší pokus o nájdenie ETI pozostáva zo špeciálneho šetrièa obrazovky, ktorý si užívatelia môžu stiahnu z www-stránky projektu setiathome.ssl.berkeley.edu. Tento špeciálny software pomáha výskumníkom na Kalifornskej Univerzite v Berkeley efektívne spracova obrovské množstvo údajov o rádiových signáloch získaných z najväèšieho rádioteleskopu na svete – observatória Arecibo v Portoriku. Konfrontovaní s 50 terrabytmi údajov, ktoré bolo treba analyzova, tím pracovníkov SETI sa obrátil na verejnos s prosbou o pomoc, èo definitívne viedlo k odštartovaniu SETI@Home.
”David Gedye prišiel s nápadom o SETI@Home niekedy v roku 1995 a vykonal väèšinu základnej práce pri zvládnutí rôznych rovín projektu,” vysvet¾uje David P Anderson, Ph. D., riadite¾ projektu v laboratóriu kozmických výskumov na Kalifornskej univerzite v Berkeley. “Dave mi o tom hovoril – ja som mal za sebou dos práce v distribuovanom computingu, preto ma to zaujalo, a on ma dal dokopy s existujúcim projektom Radio SETI, náhodou prebiehajúcim tu v Berkeley, ktorý mal prístup k údajom potrebným pre SETI@Home. V Radio SETI sa snažili pomocou digitálnej analýzy rádiových signálov z vesmíru nájs signály, ktoré by neboli prírodného pôvodu. Ukázala sa, že je to hlavne problém poèítaèovej kapacity a èím viac jej máte, tým lepšiu prácu môžete urobi pri h¾adaní takýchto slabulinkých signálov.”
Distribuovaný computing používaný SETI@Home jednoducho povedané dovo¾uje výskumníkom z Berkeley využíva obrovské množstvo vo¾nej poèítaèovej kapacity na preskúmanie ve¾kého množstva údajov získaných rádioteleskopom v Arecibe. Každý úèastník SETI@Home obdrží “pracovnú jednotku – working unit (WU)” z centra projektu (cca. 350 kb dát), ktoré sa spracujú keï je poèítaè neèinný. Keï šetriè obrazovky dokonèí analýzu, klient odošle výsledky spä do laboratória a stiahne si ïalšiu WU, tak aby sa proces mohol opakova.
”V princípe klient prepoèítava spektrum signálu tým, že ho rozloží na frekvencie približne tak ako grafický ekvalizér pri stereosystéme – s tým rozdielom, že my rozkladáme signál na desatisíce až milióny frekvenèných pásiem” hovorí Anderson. “Tento proces používa algoritmus nazývaný Rýchla Fourierova transformácia. Èo h¾adáme je úzko-frekvenèný signál, kde signál je na jedinej frekvencii, alebo na malom rozsahu frekvencií. Pozrieme sa na toto spektrum a h¾adáme hroty … sèasti h¾adáme hroty, trvajúce urèitú dobu. Najjednoduchšie by pre nás bol konštantný signál, prichádzajúci ako keby z trvalo pracujúceho vysielaèa. Pri použití rádioteleskopu by sme potom poèas 15 sekúnd [pozorovate¾ské okno pri použití pevnej antény na pohybujúcom sa povrchu otáèajúcej sa Zeme] videli postupné zosilòovanie, vrchol a opä slabnutie signálu. A to je tá základná vec, po ktorej pátrame, tieto vlnovkovité krivky mimozemského vysielania, zvané Gaussians. Náš šetriè obrazovky berie do úvahy Dopplerov posun a používa špeciálny algoritmus pre vyh¾adanie pohyblivých signálov. To je dôvod, preèo potrebujeme tak ve¾a poèítaèového èasu, pretože klient h¾adá signály pri tisícich hodnotách posunu.”
V roku 1999 bolo ve¾a ¾udí skeptických k metodológii distribuovaného computingu SETI@Home. Dnes sa projekt osvedèil ako jednoznaène úspešný. K máju 2002 sa viac ako 3.725.900 registrovaných užívate¾ov zúèastòuje na SETI@Home a spolu zanalyzovali približne 510.744.000 pracovných jednotiek (WU). To sa dá interpretova ako približne 983.487 rokov procesorového èasu (procesorový rok sa rovná jednému poèítaèu pracujúcemu nepretržite jeden rok).
”Poèítaèová kapacita, ktorú máme momentálne k dispozícii sa vyrovná superpoèítaèom za cca. 300 miliónov dolárov,” hovorí Anderson “a nikto vo svete SETI nemá také množstvo peòazí na poèítaèe.” Spo¾ahnutie sa na distribuovaný computing pri výskume SETI znamenalo aj novú výzvu pre výskumníkov v SETI@Home.
”Niektorí ¾udia urobili dobre mienené veci, ako napríklad prepis kódu klienta a výmenu èastí softwaru, aby na ich druhu poèítaèa pracoval rýchlejšie. A niekedy to neurobili dobre – výsledky, ktoré sme od nich dostali sú chybné. Niektorí našli cesty, ako posla zásadne chybné výsledky, akoby sa jednalo o mimoriadne silný signál. Iní zas našli spôsob aby to vyzeralo, že ich poèítaèe urobili ve¾a práce, aj keï neurobili niè… len preto aby sa dostali vyššie v tabu¾kách odoslaných výsledkov. Ale pri takom množstve užívate¾ov vcelku nebolo týchto problémov ve¾a.”
Aby sa zabezpeèila spo¾ahlivos výsledkov, SETI@Home predpokladá, že sa ten istý rádiový signál analyzuje viacerými klientmi. Táto schéme má dnes svoje tienisté stránky.
”Najväèšia výzva, pred ktorú sme ako projekt postavení – a my sme naozaj malý projekt, máme šes ¾udí na èiastoèný úväzok a snažíme sa robi nieèo naozaj ve¾ké s relatívne malým množstvom èlovekohodín – je kontinuálne sa zväèšujúca sa základòa užívate¾ov … a kontinuálne zvyšovanie rýchlosti priemerných poèítaèov,” hovorí Anderson. “ Keï sme projekt rozbiehali, najvýkonnejším PC bolo 200 MHz Pentium. Poèítaèová sila rastie exponenciálne, ale náš zdroj údajov v Arecibe je viazaný na pásky tak ako pred dvoma rokmi. Takže sa sústavne potýkame so zväèšujúcou sa kapacitou poèítaèov a najjednoduchším riešením by bolo posla každú èas údajov viacerým užívate¾om.
”Ale dostaneme sa do bodu, kde tie isté údaje budeme posiela príliš mnohým užívate¾om. Je užitoèné spracova ich povedzme tri krát, a potom porovna výsledky a vybra dva najlepšie. Ale nepomôže nám, keï sa budú analyzova šes, alebo sedem krát. Tiež sme museli updatova náš klientský program tak, aby vykonával ove¾a viac práce, hlbšia analýza signálu vyžaduje dva až trikrát viac procesorového èasu, ako pri predošlých verziách.
Navzdory menším zdržaniam a ažkostiam rastu sa SETI@Home stal vzorom pre iné súkromné a komerèné výskumné projekty, ktoré chceli využi silu distribuovaného computingu. Tento model sa využil pri výskume antraxu alebo DNA. Anderson, ktorý je poèítaèovým expertom a nie astronómom je tiež zaangažovaný v projekte pre výskum globálnych klimatických zmien.
Záujem o iný výskum neznamená, že SETI@Home skonèí v budúcnosti v zabudnutí. “Sme približne v polovici s pokraèovaniami v SETI@Home,” poznamenáva Anderson. “Doteraz používame ako zdroj dát teleskop Arecibo a pripravujeme sa na zaèiatok záznamu údajov v Austrálii na inom teleskope, ktorá môže rotova a obsiahnu inú èas oblohy. Arecibo je najväèší rádioteleskop na svete a bol mnoho krát obnovovaný, ale má nieko¾ko zásadných obmedzení. Parabola sa nehýbe a jediným efektívnym spôsobom využitia je pohyb antény nad parabolou, ale stále ste limitovaní rozsahom cca. 35 stupòov okolo 17 severnej rovnobežky… môžete sledova len urèitý pruh severnej oblohy a tento pruh obsahuje len urèitú èas Mlieènej dráhy a neobsahuje jej centrum.
A je tu aj celá druhá fáza h¾adania, ktorá nastane, keï vytvoríme ve¾kú databázu potenciálnych “kandidátskych” signálov, ktoré sme obdržali od našich užívate¾ov. Už teraz máme databázu asi miliardy takýchto signálov. Èaká nás fáza, v ktorej budeme musie použi ïalšie algoritmy, aby sme vylúèili pozemskú interferenciu a skutoèným lakmusovým papierikom bude, èi je nádejný signál trvalo konštantný. Táto fáza nie je tak nároèná na CPU-èas ako skôr na databázové rezervy. V základe musíme prezrie naše databázy, èi sa v nich nachádza signál, ktorý prichádza z toho istého miesta a na tej istej frekvencii.
”Je ve¾a projektov, ktorými by sme mohli zaobera, napr. väèší rozsah rádiového spektra, alebo projekt optické SETI, ktorý by mohol preskúma naraz viac hviezd, nie len jednu . To sú veci, ktoré môžeme urobi hneï teraz. Ale sú s tým spojené problémy a to najmä problémy financovania nároènej poèítaèovej a digitálnej elektroniky. Pre SETI máme ale málo peòazí, takže musíte stavi na tom, èo ste schopní financova,” hovorí Seth Shostak, Ph.D., astronóm a vedec pre verejné programy Inštitútu SETI (www.seti.org), súkromnej neziskovej organizácie, ktorá je zameraná na vedecký výskum a verejnú informovanos. “Ale spolu s tým, ako postupuje PC-technológia máte výhody z Moorovho zákona, ktorý hovorí, že každých 18 mesiacov sa zdvojnásobuje sila PC, ktorú môžete kúpi – takže tak dlho ako platí tento zákon, rozvinutejšia technológia sa stáva v krátkom èase nieko¾kých rokov dostupnejšia. A dúfajme, že kým vybudujeme nové antény, budeme môc z týchto výhod v budúcnosti aži.”
Inštitút SETI je svetovou jednotkou v h¾adaní ETI a ich “Project Phoenix”, cielené h¾adanie rádiových signálov na observatóriu Arecibo, patrí medzi najúplnejšie a najvyèerpávajúcejšie h¾adania SETI vôbec. Inštitút prevádzkuje tiež program optického SETI (OSETI) v spolupráci s Kalifornskou univerzitou v Santa Cruz a observatóriom Lick.
Poèítaèe a sofistikované softwarové programy pomáhajú výskumníkom nielen h¾ada signály mimozemských civilizácií, ale aj “uprata” a lepšie analyzova milióny vesmírnych signálov.
”Musíte analyzova údaje, ktoré ste získali. Nemôžete ich len “poèúva” v surovom stave, musíte ich odšumi a rozdeli ich na milióny kanálov a to je hlavný problém digitálneho spracovania signálu. A v prípade skupín teleskopov musíte tieto body na oblohe zjednoti a to je opä problém digitálneho spracovania. Všetky aspekty snaženia SETI sú preto závislé na “dolnom konci”, od digitálnej elektroniky pripojenej k anténam.”
Digitálne spracovanie signálu je tiež potrebné na odstránenie interferencií vytvorených pozemským televíznym a rozhlasovým vysielaním, mobilnými telefónmi, lietadlami a komunikaènými družicami. Našastie vedci v SETI vyvinuli dômyselné metódy pre prienik cez tieto pozemské zdroje interferencií.
Novšie a silnejšie teleskopy a interferometre (teleskopové polia), ako napr. Allen Telescope Array v severnej Kalifornii, ktorý má zaèa èinnos v roku 2005, s¾ubujú ve¾ké zlepšenia pre výskum SETI. Tieto najmodernejšie prístroje, spojené so zodpovedajúcou poèítaèovou technológiou dovolia vedcom realizova rôzne dlhodobé pozorovania oblohy a rádiové experimenty simultánne. Dnes radio SETI nemá tak ve¾ké ambície, h¾adá len nestále mimozemské nosné signály.
”Všetky SETI – experimenty teraz spriemerúvajú rádiový signál, ktorý sa prijíma, takže akáko¾vek modulácia alebo správa sú spriemerovaním vymazané. V dôsledku toho sa nemusíte stara o akéko¾vek dekódovanie v stupni, v akom sa SETI nachádza teraz – h¾adáte to, èo sa bežne nazýva nosný signál,” hovorí Shostak. “Len v prípade OSETI dostanete jednotlivé bity, takže ich môžete zaznamena a pokúsi sa ich neskôr rozlúšti.” Napriek tomu, v momente, keï sa podarí zachyti mimozemský signál, rádiový, alebo optický, výskum sa posunie smerom k rozlúšteniu samotného vysielania.
Šance nájs v Galaxii civilizáciu na našom stupni vývoja sú ve¾mi malé. “Naše vysielanie vysokovýkonného televízneho signálu (aj do vesmíru) sa skonèí niekedy v najbližších dvoch dekádach prechodom na optické káble, a ETI už touto fázou možno prešli,” hovorí Shostak. “Otázkou teda je: je tu vôbec nejaký vysokovýkonný signál s urèitým úzkym rozsahom pásiem, ktorý h¾adáme, prichádzajúci od civilizácií, ktoré sú rozvinutejšie ako sme my?” Napriek tomu môže aj rozvinutejšia civilizácia používa urèité druhy rozptýleného rádiového signálu pre navigáciu alebo nieèo podobné, aj keï 99,9,% vysielania je presne cielené.
Aj keï podozrenia z utajovania existencie mimozemského života zamestnáva už desaroèia autorov science-fiction a Hollywood, v skutoènosti nie je vláda USA nijakým spôsobom zapojená do výskumu SETI v Spojených štátoch. V skutoènosti bolo v roku 1992 zastavené financovanie h¾adania ETI, americká vláda sa absolútne nezaujíma o tento výskum. Ako pozitívny dôsledok je, že pokia¾ by sa objavil mimozemský signál, nebude možné žiadne zasahovanie vlády so snahou utaji tento objav. To neznamená, že neexistuje interný monitoring v rámci komunity SETI.
”Vedci v komunite SETI po celom svete majú sami najväèší záujem nevyvoláva falošné poplachy – nechcú uvrhnú svet do paniky a potom musie každému poveda, že sa niè nedeje. Existuje schválený postup, pod¾a ktorého v prípade, že niekto zachytil signál, nebude to zverejòova ani oznamova vláde, ale poskytne všetky údaje potrebné pre overenie ostatným výskumníkom SETI, ktorí môžu použi svoje vlastné poèítaèe a teleskopy. A len ak je zhoda viacerých vedcov a výskumných tímov, že signál je pravý, potom budú informované médiá a vlády.”
”Sú dve možnosti: Buï sme vo vesmíre sami alebo nie sme.
Obidve rovnako naháòajú strach.“ – Arthur C. Clarke
Bolo by to samozrejme úžasné, keby bolo h¾adanie rozvinutej mimozemskej civilizácie krátkodobým podnikom, odmeneným rýchlym úspechom. Ale výskum SETI treba považova za dlhodobú, viacgeneraènú oblas výskumu.
Možno že ticho, ktoré sme zatia¾ našli v rádiovom vysielaní znamená, že cesta k civilizácii Typu I je mimoriadne nebezpeèná a ažká a možno ve¾a civilizácií na tejto ceste zneužilo vedomosti o sile atómu a znièili sa sami. Alebo, èo je optimistickejšie, mimozemské civilizácie sa už dávno presunuli mimo pozemského, relatívne primitívneho stupòa technológie a priemerných znalostí fyziky a rádio je pre nich už mnoho storoèí anachronizmom.
Naopak, je možné, že iné civilizácie v našej galaxii sú mierne pozadu vo vývoji a preto ich po èase budeme poèu cez nekoneèné dia¾avy vesmíru.
Èlovek vysiela rádiové signály nieèo vyše jedného storoèia a naše vysokoenergetické vysielanie trvá približne 50 rokov – okamih v kozmickom èase – a naše signály sa pod¾a astronomických merítok nedostali naozaj ïaleko. Aj keby náš signál zachytil nejaký civilizovaný druh niekde vo vzdialenosti 50 až 60 svetelných rokov, musíme si na „odpoveï „ poèka rovnakých 50 až 60 rokov. Preto musia by trpezlivos a vytrvalos hlavnými èrtami výskumu SETI, pretože nevieme kedy zachytíme ten dlho h¾adaný a unikajúci signál z hviezd.
Kamil Z. Skawinsky
autor je spisovate¾om na vo¾nej nohe. Zaoberá sa technologickými témami.
Žije v Milwaukee, USA
Pôvodný článok vyšiel na serveri California Computer News pod pôvodným názvom IT & SETI. Týmto by sme sa chceli ešte raz poďakovať za vydanie prekladu článku aj v slovenskom jazyku pánovi Kamilovi Z. Skawinskému.
Vytvoril: Hermann [19. júl 2002] / Upraven: [19. júl 2002] / Poet zobrazen: [10170] |
|
|
 |
|
